Synthesizer frekuensi adalah perangkat yang menghasilkan bentuk gelombang pada frekuensi yang ditentukan oleh sirkuit analog atau digital. Synthesizer frekuensi yang paling umum menggunakan voltage-controlled oscillator (VCO), yang dikendalikan oleh phase-locked loop (PLL) menggunakan referensi frekuensi yang stabil. Synthesizer frekuensi digunakan di sebagian besar peralatan telekomunikasi yang dirancang untuk mengirim atau menerima pada rentang frekuensi tertentu dalam sub-band.
Operasi ini dimungkinkan dengan mengarahkan frekuensi VCO untuk secara langsung atau tidak langsung mengunci ke referensi frekuensi. Kemudi VCO dicapai dengan tegangan arus searah (DC) variabel yang mampu menyesuaikan frekuensi VCO secara terus menerus. Jika output frekuensi VCO terlalu rendah, dimungkinkan untuk menerapkan perkalian frekuensi sesuai kebutuhan. Dalam aplikasi serupa, osilator yang dikontrol secara digital adalah VCO yang ditingkatkan dengan fitur tambahan untuk rentang frekuensi yang lebih luas dan fitur khusus seperti penguncian frekuensi yang lebih cepat.
Pembagian frekuensi digital adalah proses menggunakan pencacah digital naik-turun untuk menghasilkan aliran bit yang frekuensinya lebih rendah dengan bilangan integral ke laju input. Prescaler dual-modulus menggunakan dua tahap pembagi untuk mencapai resolusi yang diperlukan dalam langkah frekuensi dalam output. Dengan menetapkan angka pembagi yang tepat, frekuensi keluaran VCO dapat diturunkan frekuensinya dan dibandingkan dengan referensi untuk membuat kembali kunci PLL.
Synthesizer frekuensi sederhana akan memiliki VCO, referensi frekuensi, PLL, prescaler, pembagi, dan sirkuit terkait. Misalnya, untuk menghasilkan output sinusoidal 10-megahertz (MHz), garis kemudi berada pada level DC sehingga output VCO adalah 10 MHz. Output VCO juga diubah menjadi gelombang persegi pada tingkat digital untuk pembagian frekuensi sebesar 10,000 untuk mendapatkan sampel 1-kilohertz (kHz), dan ini akan diumpankan ke komparator fase bersama dengan sinyal referensi 1 kHz. Tegangan kesalahan DC yang dihasilkan mengontrol garis kemudi VCO, dan PLL terkunci dalam kondisi ini. Dengan adanya perubahan frekuensi atau fase keluaran VCO, proses berulang dan koreksi dilakukan pada garis kemudi VCO hingga keluaran kembali pada 10 MHz dan PLL terkunci.
Synthesizer frekuensi biasanya digunakan di sirkuit pemancar dan penerima radio. Dalam pemancar, penyintesis frekuensi menghasilkan frekuensi pembawa yang harus cukup akurat untuk memenuhi persyaratan emisi legal. Untuk penerima, penerima superheterodyne menggunakan pencampuran frekuensi osilator lokal (LO) dan sinyal frekuensi radio (RF) yang masuk untuk mendapatkan frekuensi menengah (IF). Di penerima, output VCO adalah sinyal osilator lokal. Perlu dicatat bahwa penerima superheterodyne membutuhkan frekuensi LO yang mungkin menjadi sinyal penerima plus atau minus IF yang diinginkan.